基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪的制作方法

文档序号:12173081阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:包括投影光源(1)、针孔面板(2)、半反半透镜(3)、透镜组(4)、焦距调整结构(5)、反光层或吸光层的枪体内壁(6)、滤镜(7)和反射镜(8);所述投影光源(1)设置在枪体的根部并位于枪体中轴线上,投影光源(1)发光处嵌有针孔面板(2),半反半透镜(3)位于针孔面板(2)与透镜组(4)之间,以一定倾斜角度遮盖在枪体内壁中,透镜组(4)安装于镜组调整机构(5)上,在扫描枪枪头端安装反射镜(8),镜面倾斜角度由光路中轴角度决定,扫描枪枪口处安装所述滤镜(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:投影光源(1)与针孔面板(2)的光路侧面且在枪体内侧斜向安装半反半透镜(3)。

3.根据权利要求2所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:半反半透镜(3)倾斜角度为45度。

4.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:反射镜(8)使用全反射透镜或普通反射镜面。

5.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:枪体末端光线出口处安装的滤镜(7)与枪体壁平行。

6.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:在反射光线被半反半透镜(3)反射的光路上安装有一个摄像模块(9)。

7.根据权利要求6所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:摄像模块(9)与扫描枪中集成的图像处理模块(10)进行有线连接,图像处理模块(10)与光源控制模块(11)集成在扫描枪电路板中。

8.根据权利要求7所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:投影光源(1)由集成在扫描枪电路板中的光源控制模块(11)控制,并采用有线方式连接,光源控制模块(11)控制投影光源(1)的发光模式并提供电源供应。

9.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:扫描枪枪体外部安装便于握持的手柄,在手柄上有触发扫描抢工作的开关,手柄上应设有防滑纹,并在手柄内部及扫描枪尾端设置配重块,以保持握持稳定性。

10.根据权利要求1所述的一种基于共聚焦原理的手持式腔体内三维扫描枪,其特征在于:实施过程:

(1)、图像获取阶段:

开始扫描后,由投影光源的控制模块(11)使光源发光,光源光在微孔面板(2)的作用下产生点光,透过半反半透镜(3)并通过镜组调整模块(5)控制透镜组(4)将光源产生的点状光进行光路调整,得到特定焦距的聚焦光线,聚焦光在扫描器镜面内壁处反射并透过滤镜投射到目标表面,形成具有特定焦距的反射图像;

其中,在投影光源(1)的发光处可通过一块菲涅尔透镜使光线均匀分布;出口处的镜面内壁可由一块全反射棱镜替换以减少光在反射中的损耗;

投影在目标上光栅图像光线的一部分通过UV、IR-C滤镜(7)滤除杂波后进入扫描器,通过镜面内壁的反射达到的半反半透镜处并被反射,最终进入摄像头(9);

(2)、图像处理阶段:

由摄像头(9)返回的图像传入到图像处理模块(10),通过图像预处理提高图像纹理的对比度锐度,由于反射光线与射出光线具有相同的焦距,摄像头获取的图像及被摄物此焦距上的光学切片,图像处理模块可根据此信息计算图像中包含的结构信息,最终生成一个包含距离和高度信息的矩阵;

将处于不同焦段的切片图像矩阵叠加起来,即可得到图像中的三维点信息,对点云信息作出有效性判断,丢弃无效的点云数据帧,同时对有小部分的云进行简单渲染用于预览显示;

(3)、模型生成阶段:

1)重复进行1-2阶段的步骤,最终可以获得完整模型的点云集合,通过图像处理模块中的三维重建算法将点云数据进行优化和三维重建,得到包含点、线、面的模型信息,甚至在摄像机和投影光源机能的支持下能够获得目标物的表面颜色和材质信息;

2)通过模型优化算法将生成的模型进行体积优化,减少模型文件的大小,在保证模型精确度的前提下提高模型的平滑程度,并在有物体材质存在时将材质贴图添加到模型上,最终生成完整的模型,并输出相应文件同时渲染显示在预览。

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